智能型住宅自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究

隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化建筑在世界應(yīng)運而生。智能小區(qū)在智能化大樓基礎(chǔ)上擴展和延伸出來的，人們通過對小區(qū)建筑群的四個基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理）進行優(yōu)化考慮，提供一個投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環(huán)境。為適應(yīng)我國加快住宅建設(shè)發(fā)展，增強住宅建設(shè)的 科技 含量的要求，我國 在繼“解困”、“安居”工程后，又加大了小康工程的力度。“智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng) 應(yīng)用 研究 ”作為國家重大科技產(chǎn)業(yè)項目棗“2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程”的專題，就是這一背景下提出的。

“智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”是哈爾濱 工業(yè) 大學（原哈爾濱建筑大學）承接的項目，由哈爾濱工業(yè)大學和北京德達數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責任公司合作開發(fā)。該項目采用LONWORKS技術(shù)開發(fā)研究并在住宅示范小區(qū)工程中試運行。1、對住宅居住環(huán)境（濕度、濕度）及設(shè)備進行監(jiān)控；2、住戶三表（水表、電表、煤氣表）遠傳；3、住戶三防（防火、防災(zāi)、防盜）；4、廚房設(shè)備監(jiān)控；5、衛(wèi)生間排風控制。這些功能用LON總線一節(jié)點實施，即每一住戶為一LON節(jié)點，然后再用棗服務(wù)器管理各個用戶的節(jié)點構(gòu)成LON總線系統(tǒng)。該項研究已在北京翌景嘉園示范小區(qū)通過試運行，下面對其自評估如下：

一、攻關(guān)的任務(wù)、考核目標及主要技術(shù)指標：

經(jīng)過論證，我們在專題合同中將各種指標定位在：

本專題的攻關(guān)任務(wù)：研究智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩項任務(wù)，其一是開發(fā)家用管理軟件，其二是開發(fā)家庭智能控制裝置，實現(xiàn)對居室溫度、濕度進行自動調(diào)節(jié)；對廚房用具進行時序控制；對衛(wèi)生間的排風進行控制。而家用電腦管理軟件要對家庭設(shè)施進行管理并提供若干家政服務(wù)程序。

本專題的考核目標：提供具有居室空調(diào)、廚房監(jiān)控、衛(wèi)生間自動排風功能的微機控管裝置一套；提供家用電腦管理軟件一套；住宅溫、濕度等參數(shù)應(yīng)滿足智能住宅規(guī)定標準；在示范工程中應(yīng)用該項成果。

本專題的技術(shù) 經(jīng)濟 指標：溫度、濕度等主要被控參數(shù)應(yīng)滿足智能小康住宅標準（溫度18℃～28℃，濕度30％～70％）；系統(tǒng)運行可靠。

在進行該項專題的進一步研究的過程中，結(jié)合當前先進技術(shù)的發(fā)展以及我國智能住宅發(fā)展狀況，在原有的合同的基礎(chǔ)上，我們對家庭智能控制器又增加了三表遠傳、安防等功能。

二、專題執(zhí)行情況評價

本專題按兩個部分實施，即家庭智能控制器和家用電腦管理軟件的研究：

1、家庭智能控制器

（1）功能

本專題所開發(fā)的家庭智能控制器即智能節(jié)點具有4路模擬輸入，12路數(shù)字輸入，12路數(shù)字輸出，其所實現(xiàn)的功能如下：

通過對室內(nèi)溫度監(jiān)測，得到實際溫度與設(shè)定溫度比較：當實際溫度低于設(shè)定溫度一定值時，在夏季關(guān)空調(diào)，在冬季開暖氣；當實際溫度高于設(shè)定溫度一定值時，在夏季開空調(diào)，在冬季關(guān)暖氣。溫度控制達到智能小康住宅規(guī)定標準：18～28℃。

通過對室內(nèi)濕度監(jiān)測，得到實際濕度與設(shè)定濕度比較：當實際溫度高于設(shè)定溫度一定值時，關(guān)加濕器；當實際濕度低于設(shè)定濕度一定值時，開加濕器。濕度控制達到智能小康住宅規(guī)定標準：30～70 ％。

對三表實行脈沖計數(shù)，并發(fā)送到上位機。

當門磁或紅外報警時，在設(shè)防狀態(tài)下，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。

玻璃破碎報警時，聲光報警啟動；在設(shè)防狀態(tài)下，自動撥號器啟動：有報警信號傳到上位機。

緊急按鈕報警時，自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。

排風扇按鈕控制排風扇，排風扇運行一段時間自動關(guān)閉。

煙感探頭報警時，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位，此外，通過判斷煙感探頭輸入信號可識別探頭是否有故障。

煤氣泄漏報警時，排風扇啟動，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。

探頭復(fù)位輸入控制火災(zāi)探頭掉電復(fù)位及開啟煤氣閉閥器。

通過上位機運作，可以控制廚房設(shè)備按一定時序啟動。

溫度的設(shè)置可以通過上位機或者設(shè)定按鈕實現(xiàn)。

濕度的設(shè)置可以通過上位機或者設(shè)定按鈕實現(xiàn)。

與本專題預(yù)期目標相比，我們在設(shè)備監(jiān)控的基礎(chǔ)上，增加了安防功能，三表遠傳功能；我們經(jīng)過認真研究，考慮研發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣，我們單片機來完成這些功能，而是采用了先進的現(xiàn)場總線棗LON總線。

（2）應(yīng)用的LONWORKS技術(shù)特點

本專題采用了LONWORKS技術(shù)進行開發(fā)，該技術(shù)有如下特點：

開放性： 網(wǎng)絡(luò) 協(xié)議開放，對用戶平等；

通信媒介的多樣性：可采用任何媒介進行通信，如雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無線電波、紅外等，并且同一網(wǎng)絡(luò)可以有多種通信媒介；

互操作性：其通信協(xié)議Lontalk是符合ISO定義的OSI 模型，任何制造商的產(chǎn)品都可以實現(xiàn)互操作性；

網(wǎng)絡(luò)拓撲：有星型、總線型、環(huán)型以及自由型；

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：主從式、對等式或客戶/服務(wù)式結(jié)構(gòu)；

通信的每幀有效字數(shù)可從0至228個字節(jié)；

通信速率可達1.25MB/S，此時有效距離為130M；78KB/S的雙絞線，直線通信距離可達2700M；

其技術(shù)核心器件棗Neuron芯片內(nèi)部裝有三個8位微處理器、34種I/O對象和定時器以及LONTALK通信協(xié)議等。該芯片具有通信和控制功能。

近年來，該技術(shù)在國內(nèi)外的智能建筑領(lǐng)域都得到了應(yīng)用和發(fā)展，其開發(fā)工具平臺強大，開發(fā)者在短期內(nèi)就可以完成開發(fā)工作；在韓國、日本、澳大利亞、加拿大等國都已經(jīng)利用該技術(shù)完成多項工程；并且，總體來看，該技術(shù)適用于 中國 ，而且還在無線擴頻等方面有繼續(xù)加強的潛力，能在家庭智能系統(tǒng)上有更大的突破。

（3）解決的技術(shù)關(guān)鍵

功能集成：在 目前 智能住宅產(chǎn)品中，實現(xiàn)單一功能（如抄表、安防）的產(chǎn)品很多，本裝置將三表收費、三防、廚房設(shè)備監(jiān)控、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生間排風扇控制等功能集成在一起，真正實現(xiàn)了功能集成。

采用了Lonworks技術(shù)：Lonworks 技術(shù)作為先進的總線技術(shù)，在本專題得以采用，將會更有利于家庭智能控制裝置的推廣。